第一章機械基礎簡介第一章機械基礎簡介平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件陶瓷特種陶瓷—高強度精密陶瓷陶瓷特種陶瓷—高強度精密陶瓷形狀記憶合金二、常用金屬材料形狀記憶合金二、常用金屬材料平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件機器實例1：內燃機功能：內燃機是將燃氣燃燒時的熱能轉化為機械能的機器

組成：見右圖氣缸體1活塞2進氣閥3排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7頂桿8齒輪9一、機器的組成機器實例1：內燃機功能：內燃機是將燃氣燃燒時的熱能轉化為機械活塞下行，進氣閥打開，燃氣被吸入汽缸活塞上行，進氣閥關閉，壓縮燃氣點火后燃氣燃燒膨脹，推動活塞下行，經連桿帶動曲軸輸出轉動

活塞上行，排氣閥打開，排出廢氣工作過程：運動：原動件：活塞——由燃氣推動主運動：將活塞的往復直線運動→曲軸的回轉運動輔助運動：配氣——啟閉進排氣閥氣缸體1活塞2進氣閥3排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7頂桿8齒輪9一、機器的組成活塞下行，進氣閥打開，燃氣被活塞上行，進氣閥關閉，壓縮燃氣點機器實例2：牛頭刨床床身1，滑塊(2)6，電機3齒輪4、5，導桿7，刨頭8及其輔助部分經變速機構床身1導桿7齒輪5齒輪4滑塊6刨頭8功能：將電能轉變為機械能，作機械功。把回轉運動→往復直線運動組成：見右圖一、機器的組成機器實例2：牛頭刨床床身1，滑塊(2)6，經變速機構床身1導主運動系統—主體機構運動：原動件——電動機主運動——切削運動輔助運動——工作臺的進給運動，讓刀運動等將電機的回轉運動轉變為刨頭的往復直線運動，以滿足刨削工件的需要一、機器的組成主運動系統—主體機構運動：原動件——電動機將電機的回轉運動轉

機器：用來實現確定機械運動，完成有用的機械功，傳遞或轉換能量、物料、信息等的裝置。如車床——實現確定的機械運動，又作有用的機械功內燃機——轉換能量

機構：用來實現確定的相對運動的若干個構件的組合。如齒輪機構——傳遞運動凸輪機構——轉換運動

機械：是機器和機構的總稱。

一、機器的組成搖頭風扇—連桿機構

零件：組成構件的基本單元。

機器：用來實現確定機械運動，完成有用的機械功，傳遞或轉換能圖示轎車除原動機部分、傳動部分和執行部分外，還包含了控制系統和其它輔助系統

機器——轎車圖示轎車除原動機部分、傳動部分和執行部分外，還包含了控制系統機器——車床機器——車床機器——帶式輸送機機器——帶式輸送機機構——凸輪機構機構——凸輪機構機構——齒輪機構機構——齒輪機構零件裝配減速器滾動軸承零件裝配減速器滾動軸承二、機器的特征1）人為的實物組合——由人工組合的構件系統2）各實物間具有確定的相對運動如3）實現能量轉換或完成有效的機械功活塞—缸體：往復運動曲軸—缸體：轉動連桿—曲軸：擺動刨頭—床身：往復直線如內燃機：熱能→機械能發電機：機械能→電能電動機：電能→機械能具有以上三個特征——機器只具有機器的前兩個特征——機構牛頭刨主體機構：把回轉運動→直線運動——作機械功凸輪機構（配氣機構）：把回轉→直線運動——作機械功曲柄滑塊機構：將活塞的直線運動→曲柄的回轉運動如可見，機器與機構的關系：機器是由一種或多種機構組成的二、機器的特征1）人為的實物組合——由人工組合的構件系統2）二、機器的特征

構件：組成機器的各個相對運動的實物。是機器中獨立運動的單元體，由一個或幾個零件組成構件是機械中運動的單元體，零件是機械中制造的單元體。構件的分類：固定件：又稱機架，機構中相對不動的構件，如牛頭刨床的床身。原動件：又稱主動件或輸入構件，是產生驅動力（或力矩）且運動規律已知的構件，如牛頭刨床導桿滑塊機構中的滑塊。從動件：又稱輸出構件，隨著原動構件的運動而運動的構件，如牛頭刨床導桿滑塊機構中的導桿。二、機器的特征構件：組成機器的各個相對運動的實物。是機器中

零件：機械中不可拆的制造單元體。

專用零件：特定機器中所使用的零件，如活塞、曲軸、葉片通用零件：各類機器中普遍使用的零件，如齒輪、軸、螺栓等

零件可分為兩類：二、機器的特征零件：機械中不可拆的制造單元體。專用零件：特定機器中所使二、機器的特征

構件與零件：單一零件——曲軸多個零件的剛性組合——連桿構件是機器中獨立運動的單元體，由一個或幾個零件組成構件是機械中運動的單元體，零件是機械中制造的單元體。二、機器的特征構件與零件：單一零件——曲軸多個零件的剛性組三、課程的性質和任務

一、性質性質：技術基礎課目標：為了解醫療器械領域所涉及到的機械傳動原理、運行維修、改進等方面獲得必要的基本知識內容：常用機構的工作原理及設計方法：連桿、凸輪、齒輪等；通用零部件的設計與選型：聯接零件——螺紋、鍵、花鍵、銷聯接傳動零件——齒輪、蝸桿、帶、鏈、螺旋傳動軸系零件——軸、滑動軸承、滾動軸承、聯軸器和離合器其他——彈簧二、任務

(1)培養學生運用基礎理論解決簡單機構和零件的設計問題,掌握通用機械零件的選用及計算方法。

(2)培養學生正確的設計思想，具有初步的機械設計與改進能力。(3)學會使用手冊、標準、規范等設計資料。三、課程的性質和任務一、性質性質：技術基礎課目標：為了解醫四、機械設計基本要求與內容1、基本要求在滿足預期功能的前提下，使產品性能好，效率高，成本低，在預定的使用期限內安全可靠。性能：強度、剛度、耐磨性、振動穩定性、耐熱性2、主要內容

1）確定機械的工作原理，選擇適宜的機構

2）擬定設計方案

3）進行運動和受力分析，計算作用于各構件上的載荷

4）進行零部件工作能力計算（強度計算）

5）整體和結構設計四、機械設計基本要求與內容1、基本要求在滿五、機械設計的一般過程

明確設計要求提出設計方案總體設計結構設計試制鑒定產品定型信息反饋以減速器為例從中選出最佳方案在設計過程中，這些步驟是相互交錯、反復進行的。設計者要從實際出發，注重調查研究，善于學習，在實踐中不斷積累設計經驗，以期取得最佳成果。↓n↑T，限制條件：通用化、標準化等齒輪減速（直齒、斜齒、蝸桿等）帶—齒輪—鏈或帶—齒輪等總體傳遞運動簡圖：（電機—帶—齒輪減速器—鏈—運輸帶）總裝圖、零部件圖及技術條件工廠試制、評價、論證五、機械設計的一般過程明確設計要求提出設計方案平面低副運動副：兩構件之間直接接觸并能產生一定相對運動的連接。運動副元素：構件上參與接觸的點、線、面。平面運動副：兩構件只能在同一平面內做相對運動的運動副。平面運動副的分類：低副：兩構件形成面與面接觸的運動副，有轉動副和移動副六、運動副

平面低副運動副：兩構件之間直接接觸并能產生一定相對運動的連平面高副

高副：兩構件以點或線的形式相接觸而組成的運動副六、運動副

平面高副高副：兩構件以點或線的形式相接觸而組成的運動副六具有移動副元素和轉動副元素的構件六、運動副

具有移動副元素和轉動副元素的構件六、運動副七、機構運動簡圖

機構運動簡圖的概念

用規定的線條和符號表示構件和運動副，并按一定的比例確定運動副的相對位置及與運動有關的尺寸，這種表明機構的組成和各構件間運動關系的簡單圖形，稱為機構運動簡圖。不嚴格按比例繪制的機構運動簡圖稱為機構示意圖。

平面機構運動簡圖的繪制（1）分析機構的組成，確定機架、原動件和從動件。（2）由原動件開始，依次分析構件間的相對運動形式，確定運動副的類型和數目。七、機構運動簡圖機構運動簡圖的概念顎式破碎機主體機構

（3）選擇適當的視圖平面和原動件位置，以便清楚地表達各構件間的運動關系。通常選擇與構件運動平面平行的平面作為投影面。（4）選擇適當的比例尺μL=構件實際長度/構件圖樣長度（單位:m/mm或mm/mm），按照各運動副間的距離和相對位置，以規定的線條和符號繪圖。

常用構件和運動副的簡圖符號見教材

例：

繪制如下圖所示的顎式破碎機主體機構的運動簡圖。

七、機構運動簡圖

顎式破碎機主體機構（3）選擇適當的視圖平面和原動件位置，以例：繪制如下圖所示單缸內燃機的機構運動簡圖。已知LAB=75mm，LBC=300mm。解：

（1）在內燃機中，活塞為原動件，曲軸AB為工作構件。活塞的往復運動經連桿BC變換為曲軸AB的旋轉運動。（2）活塞與缸體（機架）組成移動副，與連桿BC在C點組成轉動副;曲軸與缸體在A點組成轉動副，與連桿BC在B點組成轉動副。（3）選長度比例尺μL=0.01m/mm，按規定符號繪制機構運動簡圖，如圖所示。活塞的大小與運動無關，可酌定。單缸內燃機機構運動簡圖單缸內燃機實物結構圖七、機構運動簡圖

例：繪制如下圖所示單缸內燃機的機構運動簡圖。單缸內燃機機構運1.自由度運動構件相對于參考系所具有的獨立運動的數目，稱為構件的自由度。2.約束對于相對運動所加的限制稱為約束。運動副約束數目和約束特點取決于運動副是低副還是高副.自由構件的自由度八、平面機構的自由度1.自由度自由構件的自由度八、平面機構的自由度機構自由度的計算和機構具有確定運動的條件設一個平面機構由N個構件組成，其中必有一個構件為機架，則活動構件數為n=N-1。它們在未組成運動副之前，共有3n個自由度。用運動副連接后便引入了約束，減少了自由度。若機構中有PL個低副、PH個高副，則平面機構的自由度F的計算公

F=3n-2PL-PH八、平面機構的自由度機構自由度的計算和機構具有確定運動的條件八、平面機構的自復合鉸鏈、局部自由度和虛約束

1.復合鉸鏈兩個以上的構件在同一處以同軸線的轉動副相連，稱為復合鉸鏈。一般地，k個構件形成復合鉸鏈應具有（k-1）個轉動副，計算自由度時應注意找出復合鉸鏈。復合鉸鏈八、平面機構的自由度復合鉸鏈、局部自由度和虛約束復合鉸鏈八、平面機構的自如下圖所示為直線機構，該機構在A、B、D、E四點均為由三個構件組成軸線重合的兩個轉動副，即復合鉸鏈。該機構：n=7，PL=10，PH=0，其自由度為：F=3n-2PL-PH=3×7-2×10-0=1直線機構八、平面機構的自由度如下圖所示為直線機構，該機構在A、B、D、E四點均為由三個構2.局部自由度

機構中某些構件所產生的局部運動并不影響其他構件的運動。這些構件所產生的這種局部運動的自由度稱為局部自由度。

在計算機構自由度時，局部自由度應略去不計。如下圖所示凸輪機構，該機構的自由度為F=3n-2PL-PH=3×2-2×2-1=1

凸輪機構八、平面機構的自由度2.局部自由度凸輪機構八、平面機構的自由度

3.虛約束

機構中與其他約束重復而對機構運動不起新的限制作用的約束，稱為虛約束。虛約束常出現在下列場合:

（1）兩構件間形成多個具有相同作用的運動副:①兩構件在同一軸線上組成多個轉動副。如下圖(a).②兩構件組成多個導路平行或重合的移動副。如下圖(b).③兩構件組成多處接觸點公法線重合的高副。如下圖(c).兩構件組成多個運動副八、平面機構的自由度3.虛約束兩構件組成多個運動副八、平面機構的自由度（2）兩構件上連接點的運動軌跡互相重合。如下圖所示的機車車輪聯動機構中，在計算機車車輪聯動機構的自由度時應除去不計，即F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-0=1

（3）機構中傳遞運動不起獨立作用的對稱部分。如下圖（b）所示的行星輪系，該機構的自由度為F=3n-2PL-PH=3×4-2×4-2=2

機車車輪聯動機構中的虛約束八、平面機構的自由度（2）兩構件上連接點的運動軌跡互相重合。機車車輪聯動機構中的例：

計算圖2-15（a）所示篩料機構的自由度。解去除局部自由度和虛約束，按如圖2-15（b）所示機構計算自由度，機構中n=7，PL=9，PH=1，其自由度為F=3n-2PL-PH=3×7-2×9-1=2

對稱結構引入的虛約束篩料機構八、平面機構的自由度例：計算圖2-15（a）所示篩料機構的自由度。對稱結構引入第一章機械基礎簡介第一章機械基礎簡介平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件陶瓷特種陶瓷—高強度精密陶瓷陶瓷特種陶瓷—高強度精密陶瓷形狀記憶合金二、常用金屬材料形狀記憶合金二、常用金屬材料平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件平面運動副課件機器實例1：內燃機功能：內燃機是將燃氣燃燒時的熱能轉化為機械能的機器

組成：見右圖氣缸體1活塞2進氣閥3排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7頂桿8齒輪9一、機器的組成機器實例1：內燃機功能：內燃機是將燃氣燃燒時的熱能轉化為機械活塞下行，進氣閥打開，燃氣被吸入汽缸活塞上行，進氣閥關閉，壓縮燃氣點火后燃氣燃燒膨脹，推動活塞下行，經連桿帶動曲軸輸出轉動

活塞上行，排氣閥打開，排出廢氣工作過程：運動：原動件：活塞——由燃氣推動主運動：將活塞的往復直線運動→曲軸的回轉運動輔助運動：配氣——啟閉進排氣閥氣缸體1活塞2進氣閥3排氣閥4連桿5曲軸6凸輪7頂桿8齒輪9一、機器的組成活塞下行，進氣閥打開，燃氣被活塞上行，進氣閥關閉，壓縮燃氣點機器實例2：牛頭刨床床身1，滑塊(2)6，電機3齒輪4、5，導桿7，刨頭8及其輔助部分經變速機構床身1導桿7齒輪5齒輪4滑塊6刨頭8功能：將電能轉變為機械能，作機械功。把回轉運動→往復直線運動組成：見右圖一、機器的組成機器實例2：牛頭刨床床身1，滑塊(2)6，經變速機構床身1導主運動系統—主體機構運動：原動件——電動機主運動——切削運動輔助運動——工作臺的進給運動，讓刀運動等將電機的回轉運動轉變為刨頭的往復直線運動，以滿足刨削工件的需要一、機器的組成主運動系統—主體機構運動：原動件——電動機將電機的回轉運動轉

機器：用來實現確定機械運動，完成有用的機械功，傳遞或轉換能量、物料、信息等的裝置。如車床——實現確定的機械運動，又作有用的機械功內燃機——轉換能量

機構：用來實現確定的相對運動的若干個構件的組合。如齒輪機構——傳遞運動凸輪機構——轉換運動

機械：是機器和機構的總稱。

一、機器的組成搖頭風扇—連桿機構

零件：組成構件的基本單元。

機器：用來實現確定機械運動，完成有用的機械功，傳遞或轉換能圖示轎車除原動機部分、傳動部分和執行部分外，還包含了控制系統和其它輔助系統

機器——轎車圖示轎車除原動機部分、傳動部分和執行部分外，還包含了控制系統機器——車床機器——車床機器——帶式輸送機機器——帶式輸送機機構——凸輪機構機構——凸輪機構機構——齒輪機構機構——齒輪機構零件裝配減速器滾動軸承零件裝配減速器滾動軸承二、機器的特征1）人為的實物組合——由人工組合的構件系統2）各實物間具有確定的相對運動如3）實現能量轉換或完成有效的機械功活塞—缸體：往復運動曲軸—缸體：轉動連桿—曲軸：擺動刨頭—床身：往復直線如內燃機：熱能→機械能發電機：機械能→電能電動機：電能→機械能具有以上三個特征——機器只具有機器的前兩個特征——機構牛頭刨主體機構：把回轉運動→直線運動——作機械功凸輪機構（配氣機構）：把回轉→直線運動——作機械功曲柄滑塊機構：將活塞的直線運動→曲柄的回轉運動如可見，機器與機構的關系：機器是由一種或多種機構組成的二、機器的特征1）人為的實物組合——由人工組合的構件系統2）二、機器的特征

構件：組成機器的各個相對運動的實物。是機器中獨立運動的單元體，由一個或幾個零件組成構件是機械中運動的單元體，零件是機械中制造的單元體。構件的分類：固定件：又稱機架，機構中相對不動的構件，如牛頭刨床的床身。原動件：又稱主動件或輸入構件，是產生驅動力（或力矩）且運動規律已知的構件，如牛頭刨床導桿滑塊機構中的滑塊。從動件：又稱輸出構件，隨著原動構件的運動而運動的構件，如牛頭刨床導桿滑塊機構中的導桿。二、機器的特征構件：組成機器的各個相對運動的實物。是機器中

零件：機械中不可拆的制造單元體。

專用零件：特定機器中所使用的零件，如活塞、曲軸、葉片通用零件：各類機器中普遍使用的零件，如齒輪、軸、螺栓等

零件可分為兩類：二、機器的特征零件：機械中不可拆的制造單元體。專用零件：特定機器中所使二、機器的特征

構件與零件：單一零件——曲軸多個零件的剛性組合——連桿構件是機器中獨立運動的單元體，由一個或幾個零件組成構件是機械中運動的單元體，零件是機械中制造的單元體。二、機器的特征構件與零件：單一零件——曲軸多個零件的剛性組三、課程的性質和任務

一、性質性質：技術基礎課目標：為了解醫療器械領域所涉及到的機械傳動原理、運行維修、改進等方面獲得必要的基本知識內容：常用機構的工作原理及設計方法：連桿、凸輪、齒輪等；通用零部件的設計與選型：聯接零件——螺紋、鍵、花鍵、銷聯接傳動零件——齒輪、蝸桿、帶、鏈、螺旋傳動軸系零件——軸、滑動軸承、滾動軸承、聯軸器和離合器其他——彈簧二、任務

(1)培養學生運用基礎理論解決簡單機構和零件的設計問題,掌握通用機械零件的選用及計算方法。

(2)培養學生正確的設計思想，具有初步的機械設計與改進能力。(3)學會使用手冊、標準、規范等設計資料。三、課程的性質和任務一、性質性質：技術基礎課目標：為了解醫四、機械設計基本要求與內容1、基本要求在滿足預期功能的前提下，使產品性能好，效率高，成本低，在預定的使用期限內安全可靠。性能：強度、剛度、耐磨性、振動穩定性、耐熱性2、主要內容

1）確定機械的工作原理，選擇適宜的機構

2）擬定設計方案

3）進行運動和受力分析，計算作用于各構件上的載荷

4）進行零部件工作能力計算（強度計算）

5）整體和結構設計四、機械設計基本要求與內容1、基本要求在滿五、機械設計的一般過程

明確設計要求提出設計方案總體設計結構設計試制鑒定產品定型信息反饋以減速器為例從中選出最佳方案在設計過程中，這些步驟是相互交錯、反復進行的。設計者要從實際出發，注重調查研究，善于學習，在實踐中不斷積累設計經驗，以期取得最佳成果。↓n↑T，限制條件：通用化、標準化等齒輪減速（直齒、斜齒、蝸桿等）帶—齒輪—鏈或帶—齒輪等總體傳遞運動簡圖：（電機—帶—齒輪減速器—鏈—運輸帶）總裝圖、零部件圖及技術條件工廠試制、評價、論證五、機械設計的一般過程明確設計要求提出設計方案平面低副運動副：兩構件之間直接接觸并能產生一定相對運動的連接。運動副元素：構件上參與接觸的點、線、面。平面運動副：兩構件只能在同一平面內做相對運動的運動副。平面運動副的分類：低副：兩構件形成面與面接觸的運動副，有轉動副和移動副六、運動副

平面低副運動副：兩構件之間直接接觸并能產生一定相對運動的連平面高副

高副：兩構件以點或線的形式相接觸而組成的運動副六、運動副

平面高副高副：兩構件以點或線的形式相接觸而組成的運動副六具有移動副元素和轉動副元素的構件六、運動副

具有移動副元素和轉動副元素的構件六、運動副七、機構運動簡圖

機構運動簡圖的概念

用規定的線條和符號表示構件和運動副，并按一定的比例確定運動副的相對位置及與運動有關的尺寸，這種表明機構的組成和各構件間運動關系的簡單圖形，稱為機構運動簡圖。不嚴格按比例繪制的機構運動簡圖稱為機構示意圖。

平面機構運動簡圖的繪制（1）分析機構的組成，確定機架、原動件和從動件。（2）由原動件開始，依次分析構件間的相對運動形式，確定運動副的類型和數目。七、機構運動簡圖機構運動簡圖的概念顎式破碎機主體機構

（3）選擇適當的視圖平面和原動件位置，以便清楚地表達各構件間的運動關系。通常選擇與構件運動平面平行的平面作為投影面。（4）選擇適當的比例尺μL=構件實際長度/構件圖樣長度（單位:m/mm或mm/mm），按照各運動副間的距離和相對位置，以規定的線條和符號繪圖。

常用構件和運動副的簡圖符號見教材

例：

繪制如下圖所示的顎式破碎機主體機構的運動簡圖。

七、機構運動簡圖

顎式破碎機主體機構（3）選擇適當的視圖平面和原動件位置，以例：繪制如下圖所示單缸內燃機的機構運動簡圖。已知LAB=75mm，LBC=300mm。解：

（1）在內燃機中，活塞為原動件，曲軸AB為工作構件。活塞的往復運動經連桿BC變換為曲軸AB的旋轉運動。（2）活塞與缸體（機架）組成移動副，與連桿BC在C點組成轉動副;曲軸與缸體在A點組成轉動副，與連桿BC在B點組成轉動副。（3）選長度比例尺μL=0.01m/mm，按規定符號繪制機構運動簡圖，如圖所示。活塞的大小與運動無關，可酌定。單缸內燃機機構運動簡圖單缸內燃機實物結構圖七、機構運動簡圖

例：繪制如下圖所示單缸內燃機的機構運動簡圖。單缸內燃機機構運1.自由度運動構件相對于參考系所具有的獨立運動的數目，稱為構件的自由度。2.約束對于相對運動所加的限制稱為約束。運動副約束數目和約束特點取決于運動副是低副還是高副.自由構件的自由度八、平面機構的自由度1.自由度自由構件的自由度八、平面機構的自由度機構自由度的計算和機構具有確定運動的條件設一個平面機構由N個構件組成，其中必有一個構件為機架，則活動構件數為n=N-1。它們在未組成運動副之前，共有3n個自由度。用運動副連接后便引入了約束，減少了自由度。若機構中有PL個低副、PH個高副，則平面機構的自由度F的計算公

F=3n-2PL-PH八、平面機構的自由度機構自由度的計算和機構具有確定運動的條件八、平面機構的自復合鉸鏈、局部自由度和虛約束

1.復合鉸鏈兩個以上的構件在同一處以同軸線的轉動副相連，稱為復合鉸鏈。一般地，k個構件形成復合鉸鏈應具有（k-1）個轉動副，計算自由度時應